Aula 4 I -Medidas de nível

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Medidas de
N´ıvel
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Introduc¸a˜o
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Interface com
a Indu´stria
Lista de
Exerc´ıcios
Fim
Medidas de N´ıvel
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Universidade Federal de Juiz de Fora
June 5, 2013
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2 Medic¸a˜o Direta
3 Medic¸a˜o Indireta
4 Medic¸a˜o Descont´ınua
5 Interface com a Indu´stria
6 Lista de Exerc´ıcios
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Introduc¸a˜o
Definic¸o˜es
N´ıvel e´ altura do conteu´do (l´ıquido ou so´lido) de um
reservato´rio
Atrave´s da medic¸a˜o de n´ıvel torna-se poss´ıvel:
Avaliar o volume estocado em tanques;
Balanc¸o de materiais de processos;
Seguranc¸a e controle de processos.
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Introduc¸a˜o
Definic¸o˜es
N´ıvel e´ altura do conteu´do (l´ıquido ou so´lido) de um
reservato´rio
Atrave´s da medic¸a˜o de n´ıvel torna-se poss´ıvel:
Avaliar o volume estocado em tanques;
Balanc¸o de materiais de processos;
Seguranc¸a e controle de processos.
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Definic¸o˜es
Existem treˆs me´todos ba´sicos de medic¸a˜o de n´ıvel:
Direto;
Indireto;
Descont´ınuo.
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Fim
Direto
Definic¸o˜es
E´ a medic¸a˜o que toma como refereˆncia a posic¸a˜o do plano
superior da substaˆncia medida.
Normalmente utiliza-se:
Re´guas ou Gabaritos;
Visores de n´ıvel;
Bo´ia ou flutuador.
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Fim
Medic¸a˜o Direta - Re´gua ou gabarito
Definic¸o˜es
Consiste de re´gua graduada para ser introduzida dentro do
reservato´rio onde vai ser medido o n´ıvel.
A determinac¸a˜o do n´ıvel se efetuara´ atrave´s da leitura
direta do comprimento marcado na re´gua, pelo l´ıquido.
Sao instrumentos simples e de baixo custo, permitindo
medidas instantaˆneas.
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Definic¸o˜es
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Medic¸a˜o Direta - Visores de N´ıvel
Definic¸o˜es
O n´ıvel e´ observado por um visor de vidro especial;
Este tipo de medic¸a˜o pode ser feita em tanques abertos,
fechados (mesmo em altas presso˜es).
Aplicados em casos de monitorac¸a˜o local.
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Medic¸a˜o Direta - Visores de N´ıvel
Definic¸o˜es
Existem visores de n´ıvel do tipo:
Tubular;
Plano;
Bo´ia.
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Medic¸a˜o Direta - Visores de N´ıvel de Vidro Tubular
Definic¸o˜es
Fabricados com tubos de vidro retos com paredes de
espessuras adequada a cada aplicac¸a˜o;
Na˜o suportam altas presso˜es e temperaturas;
Recomenda-se que o comprimento do tubo na˜o exceda os
750 mm.
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Medic¸a˜o Direta - Visores de N´ıvel de Vidro Tubular
Visores Tubulares
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Medic¸a˜o Direta - Visores de N´ıvel de Vidro Plano
Definic¸o˜es
Mais utilizados que os medidores de Vidro Tubulares;
Mais preciso.
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Medic¸a˜o Direta - Visores de N´ıvel de Vidro Plano
Visores de Vidro plano
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Medic¸a˜o Direta - Visores de N´ıvel Tipo Bo´ia
Definic¸o˜es
Os medidores de n´ıvel do tipo bo´ia ou flutuador consistem
em uma bo´ia ligada a um contrapeso.
No contrapeso esta´ fixo um ponteiro que indica
diretamente o n´ıvel em uma escala.
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Medic¸a˜o Direta - Visores de N´ıvel Tipo Bo´ia
Visores do tipo bo´ia
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Medic¸a˜o Indireta
Definic¸o˜es
O n´ıvel e´ medido indiretamente em func¸a˜o de grandezas
f´ısicas como:
pressa˜o, empuxo, radiac¸a˜o, propriedades ele´tricas, etc.
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Medic¸a˜o de N´ıvel por Pressa˜o Diferencial
Definic¸o˜es
Neste tipo de medic¸a˜o usa-se a pressa˜o exercida pela
altura da coluna l´ıquido;
Para medir indiretamente o n´ıvel usa-se o teorema de
Stevin:
P = h × δ (1)
P= Pressa˜o em mmH2O
h = N´ıvel em mm
δ = densidade do n´ıvel na temperatura ambiente
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Medic¸a˜o Indireta
Definic¸o˜es
O lado de alta pressa˜o do transmissor de pressa˜o
diferencial e´ ligado pela tomada da parte inferior do
tanque;
e o lado de baixa pressa˜o e aberto para atmosfera.
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Medic¸a˜o de N´ıvel por Pressa˜o Diferencial em
Tanques Pressurizados
Medidor de N´ıvel por pressa˜o diferencial
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Medic¸a˜o de N´ıvelpor Pressa˜o Diferencial em
Tanques Pressurizados
A pressa˜o atuante na caˆmara de alta e´ soma da pressa˜o
exercida sob a superf´ıcie do l´ıquido e a pressa˜o exercida
pela coluna de l´ıquido no fundo do reservato´rio.
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Medic¸a˜o de N´ıvel por Supressa˜o de Zero
Por facilidade, o transmissor de vaza˜o normalmente e´
instalado abaixo do tanque;
Quando e´ instalado abaixo do n´ıvel inferior a` tomada de
alta pressa˜o, uma coluna l´ıquida se forma com a altura do
l´ıquido dentro da tomada de impulso;
Esse problema deve ser contornado, sena˜o o transmissor
indicara um n´ıvel superior.
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Medic¸a˜o de N´ıvel por Supressa˜o de Zero
Supressa˜o de Zero
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Medic¸a˜o de N´ıvel por Elevac¸a˜o de Zero
Alguns l´ıquidos possuem alta viscosidade, ou quando um
fluido se condensa nas tubulac¸o˜es de impulso;
Ou ainda fluidos corrosivos;
Nesses casos utiliza-se um sistema de selagem nas
tubulac¸o˜es de impulso.
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Medic¸a˜o de N´ıvel por Elevac¸a˜o de Zero
Elevac¸a˜o de Zero
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Medic¸a˜o de N´ıvel com Borbulhador
Ha´ a necessidade de um sistema de ar ou ga´s;
E uma pressa˜o ligeiramente superior a` ma´xima pressa˜o
hidrosta´tica exercida pelo l´ıquido;
Esse sistema pode detectar o n´ıvel de l´ıquidos viscosos,
corrosivos, a qualquer distaˆncia.
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Medic¸a˜o de N´ıvel com Borbulhador
Medidor de n´ıvel do tipo borbulhador
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Medic¸a˜o de N´ıvel por Empuxo
Baseia-se no princ´ıpio:
“Todo corpo mergulhado em um fluido sofre a ac¸a˜o de
uma forc¸a vertical de baixo para cima igual ao peso do
volume do fluido deslocado”.
Essa forc¸a exercida pelo fluido no corpo nele submerso e´
chamada de Empuxo;
E = V × δ (2)
V = Volume deslocado
δ = densidade relativa do l´ıquido
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Medic¸a˜o de N´ıvel por Empuxo
Usa-se um deslocador (displacer) que sofre o empuxo do
n´ıvel do liquido;
O deslocador e´ a varia´vel primaria de medic¸a˜o (sensor);
O empuxo e´ transmitido para um indicador, por meio de
um tubo de torque.
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Medic¸a˜o de N´ıvel por Empuxo
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Medic¸a˜o de N´ıvel por Empuxo
Essa te´cnica permite medir n´ıvel de interface entre dois
l´ıquidos na˜o misc´ıveis;
Exemplo: torres de destilac¸a˜o, de lavagem, decantadores,
etc;
Para diferentes valores de altura de interface, tem
diferentes variac¸o˜es de empuxo;
ET = E1 + E2
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Medic¸a˜o de N´ıvel por Empuxo
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Medic¸a˜o de N´ıvel por Radiac¸a˜o
Consiste na emissa˜o de raios gamas gerados por um
emissor, e um sistema de medic¸a˜o de raios gamas.
No sistema de medic¸a˜o conte´m uma caˆmara de ionizac¸a˜o
que transforma a radiac¸a˜o gama recebida em sinal ele´trico.
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Medic¸a˜o de N´ıvel por Radiac¸a˜o
Como
Rad ∝ 1
hsubst.
(3)
Quanto maior o n´ıvel de material a ser medido, maior o
bloqueio da energia emitida.
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Sao completamente isentos de contato com as substaˆncias
medidas;
dispensam sondas ou outras te´cnicas que mante´m contato
com so´lidos ou l´ıquidos;
possibilitam sua manutenc¸a˜o sem interfereˆncia no
processo;
Pode ser utilizado para indicac¸a˜o e controle de materiais
de manuseio extremamente dif´ıcil e corrosivo, abrasivo, etc
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Medic¸a˜o de N´ıvel por Capacitaˆncia
A capacitaˆncia e´ uma grandeza ele´trica que existe entre 2
superf´ıcies condutoras isoladas entre si.
O medidor capacitivo consiste de uma sonda vertical
inserida no vaso a ser medido;
A sonda serve como uma das placas do capacitor;
A outra placa e´ formada pelas paredes do vaso, e o fluido
e´ o diele´trico.
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Medic¸a˜o de N´ıvel por Capacitaˆncia
A medida que o n´ıvel aumenta, a capacitaˆncia aumenta, e
o diele´trico ar e´ substitu´ıdo pelo diele´trico l´ıquido a medir;
A capacitaˆncia e´ convertida em corrente ele´trica por um
circuito eletroˆnico;
Em fluidos na˜o condutores se empregam um eletrodo
normal;
Ja´ em fluidos condutores o eletrodo e´ isolado com teflon.
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Medidor de N´ıvel por Capacitaˆncia.
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Medic¸a˜o de N´ıvel por Capacitaˆncia
A medic¸a˜o tambe´m pode ser feita sem contato, atrave´s de
uma sonda capacitiva deproximidade;
A sonda consiste de uma das placas do capacitor;
A outra placa e´ a propria superf´ıcie do produto, ou o
fundo do recipiente.
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Medidor de N´ıvel por Capacitaˆncia.
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Medic¸a˜o de N´ıvel por Ultrassom
O ultrassom e´ uma onda sonora, cuja frequeˆncia de
oscilac¸a˜o e´ > 20 KHz;
O transdutor gera uma onda, quando ele encontra a
superf´ıcie do material a ser medido, ela retorna (Eco) ao
transmissor;
Atrave´s do tempo gasto pela onde desde o instante que e´
gerada ate o instante que ela retorna ao transdutor e´
calculado o n´ıvel;
d = v · t (4)
Presenc¸a de vapor, neblina, poeira, turbuleˆncia do fluido
interferem nesse tipo de medic¸a˜o.
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Introduc¸a˜o
Medic¸a˜o
Direta
Medic¸a˜o
Indireta
Medic¸a˜o
Descont´ınua
Interface com
a Indu´stria
Lista de
Exerc´ıcios
Fim
Medic¸a˜o de N´ıvel por Ultrassom
Medic¸a˜o de N´ıvel por Ultrassom.
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Exerc´ıcios
Fim
Medic¸a˜o de N´ıvel por Radar
Possui uma antena coˆnica que emite impulsos
eletromagne´ticos de alta frequeˆncia a` superf´ıcie a ser
detectada;
A distaˆncia entre a antena e a superf´ıcie a ser medida e´
calculada em func¸a˜o do tempo de atraso entre emissa˜o e
recepc¸a˜o do sinal;
Pode ser aplicada para l´ıquidos e so´lidos em geral;
A vantagem em relac¸a˜o ao ultrassoˆnico e´ a imunidade a
efeitos de part´ıculas em suspensa˜o.
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Medic¸a˜o de N´ıvel por Radar
Medic¸a˜o de N´ıvel por Radar
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1 Introduc¸a˜o
2 Medic¸a˜o Direta
3 Medic¸a˜o Indireta
4 Medic¸a˜o Descont´ınua
5 Interface com a Indu´stria
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Fim
Medic¸a˜o de N´ıvel Descont´ınua
Estes medidores sa˜o empregados para fornecer indicac¸a˜o
apenas quando o n´ıvel atinge e certos pontos desejados;
Exemplo: sistemas de alarme e seguranc¸a de n´ıvel alto ou
baixo.
Nos l´ıquidos condutores pode-se mergulhar eletrodos
meta´licos de comprimentos diferentes.
Quando houver conduc¸a˜o entre os eletrodos tera indicac¸a˜o
de que o n´ıvel atingiu a altura.
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Medic¸a˜o de N´ıvel Descont´ınua
Medidor de n´ıvel descont´ınua por condutividade e por bo´ia.
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Medic¸a˜o de N´ıvel por Pesagem
Consiste na instalac¸a˜o de ce´lulas de cargas nas bases de
silos;
Ce´lula de carga e´ um sensor constitu´ıdo por fitas
extensiome´tricas (strain-gauges);
Quando mais cheio um silo, maior a deformac¸a˜o da fita
extensiome´trica,
E maior a resisteˆncia ele´trica.
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Medic¸a˜o de N´ıvel por Pesagem
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Medic¸a˜o de N´ıvel
Siemens
Guia para medic¸a˜o de n´ıvel - Siemens;
Visitar: www.siemens.com/level;
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Lista de Exerc´ıcios - Medidas de n´ıvel
Quais sa˜o os me´todos ba´sicos de medic¸a˜o de n´ıvel? Cite
dois exemplos para cada tipo.
Defina as principais caracter´ısticas da medic¸a˜o direta de
n´ıvel.
Quais sa˜o os treˆs tipos de visores de n´ıvel? Explique as
principais caracter´ısticas de cada um.
Defina as principais caracter´ısticas da medic¸a˜o indireta
n´ıvel.
O que e´ a medic¸a˜o de n´ıvel por pressa˜o diferencial?
O que e´ a medic¸a˜o de n´ıvel por supressa˜o de zero? Qual o
principal problema que deve ser contornado?
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Lista de Exerc´ıcios - Medidas de n´ıvel
O que e´ a medic¸a˜o de n´ıvel por elevac¸a˜o de zero?
Defina o funcionamento da medic¸a˜o de n´ıvel com
borbulhador.
Defina o funcionamento da medic¸a˜o de n´ıvel por empuxo.
Defina o funcionamento da medic¸a˜o de n´ıvel por radiac¸a˜o.
O que e´ a medic¸a˜o de n´ıvel por capacitaˆncia?
Compare as principais diferenc¸as entre a medic¸a˜o de n´ıvel
por ultrassom e por radar.
Cite as principais caracter´ısticas da Medic¸a˜o de n´ıvel
descont´ınua.
Defina o funcionamento da Medic¸a˜o de N´ıvel por pesagem.
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Agradecimentos
Obrigado!
Contato:
Prof. Eduardo P. de Aguiar
email: eduardo.aguiar@engenharia.ufjf.br
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	Medição Direta
	Medição Indireta
	Medição Descontínua
	Interface com a Indústria
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